第一章-流体流动(08级陈)课件.ppt

化工原理 主讲教师：张雪崧 办公电话移动电话答疑地点：化材实验楼203 答疑时间： 化工原理 绪 论 制浆工艺过程 化工生产过程的特点 不同原料生产不同产品的化工过程相差很大,但它们都是由若干个简单过程按一定的顺序和方式组合而成的。 物理过程： 输送、分离、干燥、汽化、加压等 化学过程： 脱水、聚合、造气、脱硫、合成等 单元操作的概念及特点 概念： 任何一个化工过程都包含相当数量的物理操作，如传热、精馏、干燥、离心分离、输送、吸收、过滤等。这些操作都是物理过程，称为单元操作。 特点： 操作中只有物理变化而无化学变化 它们是化工生产过程中共有的操作 同种单元操作在不同的化工过程中的操作原理不变 单元操作的分类 按物理过程的目的分类 物料的增压、减压和输送 单元操作的分类 按照它们内在的理论分类 流体流动过程： 流体输送、沉降、过滤、离心分离 热量传递过程： 加热、冷却、冷凝、蒸发 质量传递过程： 蒸馏、吸收、萃取、干燥 化工原理课程要解决的问题 设计型： 过程与设备的选择与设计 操作型： 操作和调节，故障的处理 研究方法 经验的方法： 实验研究方法 半理论半经验的方法： 数学模型方法 理论分析的三大法规 1. 质量守恒定律及物料衡算 输入物料质量-输出物料质量=积累物料质量 ∑mi-∑mo = ma 对于连续稳态过程： ∑mi = ∑mo 注意： 通常只进行质量衡算，物质的量和体积衡算往往不存在。 理论分析的三大法规 2. 能量守恒定律及能量衡算 输入的能量-输出的能量 = 积累的能量 对于稳定过程： 输入的能量=输出的能量 能量包括机械能、热能和其它形式的能 3.平衡关系与过程速率 推动力：温度差、浓度差等 推动力对过程的影响 决定过程进行的方向 影响过程的速率 揭示过程达到平衡的条件 单位制 本学期学习内容： 第一(1)章：流体流动 14学时 第二(2)章：流体输送机械 8学时 第三(4)章：过滤 4学时 第四(6)章：传热（除热辐射） 14学时 课程评分规则(总分：100分) 其中：考勤： 2分 （一次不到扣1分） 课堂提问： 3分 作业及不定时随堂小测：15分 作业一次不交或一次严重抄袭扣1分 实验： 10分（四个实验，每个折合2.5分） 期末考试：70分 注：三次点名不到、三次作业不交或抄袭、 实验成绩不足6分，满足其中任一条件 均取消考试资格。 推荐参考书（上册） 《流体力学与传热》邹华生等，华南理工大学出版社，2004．8 第一节 概述 一、流体及其特征 　　只能承受压力，不能承受拉力，不能抵抗变形。液体和气体统称为流体。 二、学习流体流动的目的 掌握流体输送的基本知识，学会管路计算的方法，能为泵或风机的选型提出依据 掌握流速、流量及压强的测定原理和方法，以便能对操作进行控制和调节 根据流体流动状况对过程影响，具有初步分析的能力，为强化生产及合理设计奠定基础 三、流体流动的考察方法 流体的连续性 (Continuum)假设 化工原理研究流体质点(Fluid Particle)的宏观运动规律，假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙的、完全充满所占空间的连续介质。 连续性假设 质点（或微团） ---指一个含有大量分子的微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比分子自由程大得多。 注意：此假设不适用于高真空稀薄气体。 优点: ① 排除了分子运动的复杂性； ② 物理量作为时空连续函数，则可以利用连续函数这一数学工具来研究问题。 控制体 划定一固定的空间体积来考察问题，该空间体积称为控制体。 构成控制体的空间界面称为控制面。 定态流动与非定态流动 　　 流体流动空间各点的状态不随时间变化的流动称作定态流动（稳定流动）；否则为非定态流动。 非定态流动 四、流体流动中的作用力 1、质量力(Mass Force) 作用于流体的每一个质点上，并与流体的质量成正比，也称体积力。 重力和离心力都是典型的质量力。 2、表面力（Surface Force） 表面力与表面积成正比 压力（P）---垂直于表面的力 剪力（F）---平行于表面的力(也称切力) 压强 单位面积上的压力，用p表示， 单位 N/m2 或 帕斯卡 Pa。 压强的多种单位 帕斯卡（Pa） N/M2 1 MPa(兆帕)＝106Pa； 1 mPa(毫帕)＝1